JP5194590B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
この発明は、排気通路に設けられた触媒に未燃燃料成分を供給する燃料添加処理を実行するエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust purification device that executes a fuel addition process for supplying an unburned fuel component to a catalyst provided in an exhaust passage.
エンジンの排気浄化装置として、特許文献1に記載されるように排気中に含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化するためのNOx吸蔵還元触媒を備えるものが知られている。
このNOx吸蔵還元触媒は、燃料噴射量に対して酸素が過剰な状態、いわゆるリーン状態においてNOxを吸蔵する。一方で、燃料噴射量に対して酸素が不足している状態、いわゆるリッチ状態では、排気に含まれる一酸化炭素(CO)及び未燃燃料成分の炭化水素(HC)と、吸蔵したNOxとを反応させてNOxを還元し、これらを窒素、二酸化炭素、水にすることにより排気を浄化する。
2. Description of the Related Art As an engine exhaust gas purification device, a device provided with a NOx occlusion reduction catalyst for purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas as described in Patent Document 1 is known.
This NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx in a state where oxygen is excessive with respect to the fuel injection amount, so-called lean state. On the other hand, in a state where oxygen is insufficient with respect to the fuel injection amount, that is, a so-called rich state, carbon monoxide (CO) and unburned fuel component hydrocarbons (HC) contained in the exhaust and stored NOx are reduced. The exhaust gas is purified by reacting to reduce NOx and converting them into nitrogen, carbon dioxide, and water.
ところで、NOx吸蔵還元触媒は、そのNOxの吸蔵量に限界があり、機関運転に伴ってNOxの吸蔵量が増大し、飽和状態に近づくとNOxを吸蔵する能力が低下する。そこで、こうしたNOx吸蔵還元触媒を備える排気浄化装置にあっては、排気に燃料を添加する燃料添加処理を実行し、触媒近傍の雰囲気を一時的にリッチ状態にすることによって触媒が吸蔵しているNOxを還元することによりNOx吸蔵能力の低下を抑制している。尚、こうした燃料添加処理の方法としては、排気通路における触媒よりも上流側の部分に燃料添加弁を設け、この燃料添加弁から燃料を噴射する方法や、通常の燃料噴射の後、筒内用燃料噴射弁から排気行程中に燃料を噴射するポスト噴射を実行する方法等が採用されている。
ところで、こうした燃料添加処理を実行するエンジンの排気浄化装置にあっては、排気流量が多いときには、排気に添加した未燃燃料成分が完全に反応しないまま触媒を通過してしまう場合がある。こうした場合には、未燃燃料成分が排気管から白煙となって大気中に排出されてしまう。 By the way, in the exhaust emission control device for an engine that executes such fuel addition processing, when the exhaust gas flow rate is large, the unburned fuel component added to the exhaust gas may pass through the catalyst without being completely reacted. In such a case, the unburned fuel component becomes white smoke from the exhaust pipe and is discharged into the atmosphere.
尚、こうした課題は、上述したNOx吸蔵還元触媒を備える排気浄化装置に限らず、例えば、排気中に含まれる粒子状物質(以下、PMと称する)を捕捉するフィルタに触媒機能を付加し、未燃燃料成分を供給することにより、その反応熱でフィルタに堆積したPMを酸化させて除去するもの等、排気通路に設けられた触媒に未燃燃料成分を供給する燃料添加処理を実行する排気浄化装置にあっては概ね共通するものである。 Such a problem is not limited to the above-described exhaust purification device including the NOx storage reduction catalyst. For example, a catalyst function is added to a filter that captures particulate matter (hereinafter referred to as PM) contained in exhaust gas. Exhaust gas purification that performs fuel addition processing to supply unburned fuel components to the catalyst provided in the exhaust passage, such as those that oxidize and remove PM deposited on the filter with its reaction heat by supplying fuel fuel components The devices are generally common.
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は未燃燃料成分が未反応のまま触媒を通過して白煙となり大気中に排出されることを抑制することのできるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine exhaust capable of suppressing unburned fuel components from passing through the catalyst while remaining unreacted to become white smoke and discharged into the atmosphere. It is to provide a purification device.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、排気通路に設けられた触媒に未燃燃料成分を供給する燃料添加処理を実行するエンジンの排気浄化装置において、前記触媒の温度を推定する触媒床温推定手段を備え、排気流量が同触媒床温推定手段によって推定される触媒床温に基づいて設定される基準排気流量以上であるときに、前記燃料添加処理を禁止し、前記基準排気流量は、前記触媒床温推定手段によって推定される触媒床温が低いときほど小さな値に設定されることをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an engine that executes a fuel addition process for supplying an unburned fuel component to a catalyst provided in an exhaust passage, and includes a catalyst bed temperature estimating means for estimating the temperature of the catalyst The fuel addition process is prohibited when the exhaust flow rate is equal to or higher than a reference exhaust flow rate set based on the catalyst bed temperature estimated by the catalyst bed temperature estimation means, and the reference exhaust flow rate is The gist is that the lower the catalyst bed temperature estimated by the temperature estimating means, the smaller the value is set .
触媒床温が高いときには触媒における未燃燃料成分の反応が促進されるため、その反応が短期間で終了するようになる。一方、触媒床温が低いときには触媒における未燃燃料成分の反応速度が比較的小さいため、排気流量が多いとき、即ち触媒を通過する排気の流速が大きいときには反応しきれなかった未燃燃料成分が触媒を通過してしまうようになる。そこで、上記請求項1に記載の発明では、触媒床温に基づいて基準排気流量を設定し、排気流量が基準排気流量以上であるときに燃料添加処理を禁止するようにしている。即ち、未燃燃料成分が触媒を通過して大気中に排出されるおそれがある場合には燃料添加処理が禁止されるようになる。その結果、未燃燃料成分が未反応のまま触媒を通過して白煙となり大気中に排出されることを抑制することができるようになる。 When the catalyst bed temperature is high, the reaction of the unburned fuel component in the catalyst is promoted, so that the reaction is completed in a short period of time. On the other hand, when the catalyst bed temperature is low, the reaction rate of the unburned fuel component in the catalyst is relatively small. Therefore, when the exhaust gas flow rate is high, that is, when the flow rate of the exhaust gas passing through the catalyst is high, the unburned fuel component that could not be reacted. It will pass through the catalyst. Therefore, in the first aspect of the present invention, the reference exhaust flow rate is set based on the catalyst bed temperature, and the fuel addition process is prohibited when the exhaust flow rate is equal to or higher than the reference exhaust flow rate. That is, when there is a possibility that unburned fuel components pass through the catalyst and are discharged into the atmosphere, the fuel addition process is prohibited. As a result, it is possible to suppress the unburned fuel component from passing through the catalyst without being reacted and becoming white smoke and being discharged into the atmosphere.
また、上記構成によれば、触媒床温が低く、触媒において単位時間あたりに反応する未燃燃料成分の量が少ないときほど基準排気流量が小さな値に設定されるようになる。そのため、白煙の発生する可能性により即した態様で燃料添加処理を禁止することができるようになる。
請求項2に記載の発明は、排気通路に設けられた触媒に未燃燃料成分を供給する燃料添加処理を実行するエンジンの排気浄化装置において、前記触媒の温度を推定する触媒床温推定手段を備え、排気流量が同触媒床温推定手段によって推定される触媒床温に基づいて設定される基準排気流量以上であるときに、前記燃料添加処理を禁止し、前記基準排気流量は、燃料添加量が多いときほど小さな値に設定されることを要旨とする。
触媒床温が高いときには触媒における未燃燃料成分の反応が促進されるため、その反応が短期間で終了するようになる。一方、触媒床温が低いときには触媒における未燃燃料成分の反応速度が比較的小さいため、排気流量が多いとき、即ち触媒を通過する排気の流速が大きいときには反応しきれなかった未燃燃料成分が触媒を通過してしまうようになる。そこで、上記請求項2に記載の発明では、触媒床温に基づいて基準排気流量を設定し、排気流量が基準排気流量以上であるときに燃料添加処理を禁止するようにしている。即ち、未燃燃料成分が触媒を通過して大気中に排出されるおそれがある場合には燃料添加処理が禁止されるようになる。その結果、未燃燃料成分が未反応のまま触媒を通過して白煙となり大気中に排出されることを抑制することができるようになる。
ここで、排気流量や触媒床温が同じ場合であっても、燃料添加量が多いときには添加された未燃燃料成分が反応しきれずに触媒を通過する可能性が高くなる。そこで、上記請求項2に記載の発明によるように、燃料添加量が多いときほど、基準排気流量を小さな値に設定するといった構成を採用することにより、燃料添加量が多いときほど、燃料添加処理が禁止される機会が増大するようになり、未燃燃料成分が大気中に排出される可能性に即した態様で好適に燃料添加処理を禁止することができるようになる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、その触媒床温が低いときほど基準排気流量を小さな値に設定する。
Further, according to the above configuration, the reference exhaust flow rate is set to a smaller value as the catalyst bed temperature is lower and the amount of unburned fuel component that reacts per unit time in the catalyst is smaller. Therefore, the fuel addition process can be prohibited in a manner that is more suitable for the possibility of white smoke .
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust purification apparatus for an engine that performs a fuel addition process for supplying an unburned fuel component to a catalyst provided in an exhaust passage, and further comprises a catalyst bed temperature estimating means for estimating a temperature of the catalyst. And when the exhaust flow rate is equal to or higher than a reference exhaust flow rate set based on the catalyst bed temperature estimated by the catalyst bed temperature estimation means, the fuel addition process is prohibited, and the reference exhaust flow rate is a fuel addition amount. The gist is that the smaller the value is, the smaller the value is set.
When the catalyst bed temperature is high, the reaction of the unburned fuel component in the catalyst is promoted, so that the reaction is completed in a short period of time. On the other hand, when the catalyst bed temperature is low, the reaction rate of the unburned fuel component in the catalyst is relatively small. Therefore, when the exhaust gas flow rate is high, that is, when the flow rate of the exhaust gas passing through the catalyst is high, the unburned fuel component that could not be reacted. It will pass through the catalyst. Therefore, in the invention described in
Here, even when the exhaust gas flow rate and the catalyst bed temperature are the same, when the amount of fuel added is large, there is a high possibility that the added unburned fuel component will not react and pass through the catalyst. Therefore, as described in the second aspect of the invention, by adopting a configuration in which the reference exhaust flow rate is set to a smaller value as the fuel addition amount increases, the fuel addition process increases as the fuel addition amount increases. This increases the chances that the fuel addition is prohibited, and the fuel addition process can be suitably prohibited in a manner in accordance with the possibility that the unburned fuel component is discharged into the atmosphere.
The invention of claim 3 is the invention according to
上記請求項3に記載の構成によれば、触媒床温が低く、触媒において単位時間あたりに反応する未燃燃料成分の量が少ないときほど基準排気流量が小さな値に設定されるようになる。そのため、白煙の発生する可能性により即した態様で燃料添加処理を禁止することができるようになる。 According to the third aspect of the present invention, the reference exhaust flow rate is set to a smaller value as the catalyst bed temperature is lower and the amount of unburned fuel component that reacts per unit time in the catalyst is smaller. Therefore, the fuel addition process can be prohibited in a manner that is more suitable for the possibility of white smoke.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記排気通路における前記触媒よりも上流側の部位に設けられた上流側排気温センサと、同触媒よりも下流側の部位に設けられた下流側排気温センサとを備え、前記触媒床温推定手段は、各排気温センサによってそれぞれ検出される排気温度のうち、低い方の排気温度に基づいて触媒床温を推定することをその要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust emission control device for an engine according to any one of the first to third aspects, an upstream side exhaust temperature sensor provided at a site upstream of the catalyst in the exhaust passage. And a downstream side exhaust temperature sensor provided at a downstream side of the catalyst, and the catalyst bed temperature estimation means includes a lower exhaust temperature among the exhaust temperatures detected by the respective exhaust temperature sensors. The gist is to estimate the catalyst bed temperature based on the above.
触媒の温度は、未燃燃料成分の反応熱や触媒を通過する排気との熱交換によって変化するが、こうした未燃燃料成分の反応速度や排気との熱交換量は触媒の部位によって異なるものとなる。そのため、触媒床温についても触媒全体に亘ってこれが均一にはなることは少なく、部位による温度差が生じやすい。そこで、請求項4に記載の発明では、排気通路における触媒の上流側及び下流側の部位にそれぞれ排気温センサを設け、これら各排気温センサによって検出される排気温度のうち、低い方の排気温度に基づいて触媒床温を推定し、推定された触媒床温に基づいて基準排気流量を設定するようにしている。上流側排気温センサによって検出される排気温度は、触媒の上流側部分の温度と高い相関を有して変化する。一方で、下流側排気温センサによって検出される排気温度は、触媒の下流側部分の温度と高い相関を有して変化する。そのため、上記請求項4に記載の構成によれば、触媒の上流側部分と下流側部分との間で触媒床温にむらがあり、触媒に温度の低い部位が存在する場合であっても、その温度の低い部位における未燃燃料成分の反応速度に基づいて基準排気流量を設定することができるようになり、未燃燃料成分が大気中に排出されることをより好適に抑制することができるようになる。 The temperature of the catalyst varies depending on the heat of reaction of the unburned fuel component and heat exchange with the exhaust gas that passes through the catalyst. Become. For this reason, the catalyst bed temperature is hardly uniform over the entire catalyst, and a temperature difference depending on the part is likely to occur. Therefore, in the invention described in claim 4, exhaust temperature sensors are provided in the upstream and downstream portions of the catalyst in the exhaust passage, and the lower exhaust temperature of the exhaust temperatures detected by each exhaust temperature sensor. Is used to estimate the catalyst bed temperature, and the reference exhaust gas flow rate is set based on the estimated catalyst bed temperature. The exhaust temperature detected by the upstream exhaust temperature sensor changes with a high correlation with the temperature of the upstream portion of the catalyst. On the other hand, the exhaust temperature detected by the downstream exhaust temperature sensor changes with a high correlation with the temperature of the downstream portion of the catalyst. Therefore, according to the configuration described in claim 4, even when the catalyst bed temperature is uneven between the upstream portion and the downstream portion of the catalyst, and there is a low temperature portion of the catalyst, The reference exhaust flow rate can be set based on the reaction rate of the unburned fuel component at the low temperature portion, and the unburned fuel component can be more preferably suppressed from being discharged into the atmosphere. It becomes like this.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置であって、前記触媒は排気に含まれる窒素酸化物を吸蔵するNOx吸蔵還元触媒であり、機関運転状態と燃料添加量とに基づいて前記NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量を推定し、推定されたNOx吸蔵量が所定量以上であるときに前記燃料添加処理を実行して前記NOx吸蔵還元触媒に未燃燃料成分を還元剤として供給し、同NOx吸蔵還元触媒に吸蔵された窒素酸化物を還元することをその要旨とする。 The invention according to claim 5 is the engine exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the catalyst is a NOx occlusion reduction catalyst that occludes nitrogen oxides contained in the exhaust gas. The NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction catalyst is estimated based on the engine operating state and the fuel addition amount, and when the estimated NOx occlusion amount is equal to or greater than a predetermined amount, the fuel addition process is executed to perform the NOx occlusion. The gist is to supply the unburned fuel component to the reduction catalyst as a reducing agent and to reduce the nitrogen oxides stored in the NOx storage reduction catalyst.
排気に含まれる窒素酸化物(NOx)を吸蔵するNOx吸蔵還元触媒を備える排気浄化装置にあっては、機関運転状態に基づいて排気に含まれるNOxの量、即ちNOx吸蔵還元触媒に吸蔵されるNOxの量を推定するとともに、燃料添加量に基づいて触媒における還元反応によって還元されるNOxの量を推定し、これら吸蔵量と還元量との各積分値に基づいて現在のNOx吸蔵量を推定している。 In an exhaust emission control device that includes a NOx occlusion reduction catalyst that occludes nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas, the amount of NOx contained in the exhaust gas, that is, the NOx occlusion reduction catalyst, is occluded based on the engine operating state. Estimate the amount of NOx, estimate the amount of NOx that is reduced by the reduction reaction in the catalyst based on the amount of fuel added, and estimate the current NOx storage amount based on the integrated values of these stored amounts and the reduced amount doing.
ここで例えば、排気に添加された未燃燃料成分が触媒を通過して大気中に排出されることを抑制するために、燃料添加処理を禁止するのではなく、排気流量が多いときほど燃料添加量を少なくするといった構成を採用することもできるが、こうした構成にあっては、少量の燃料添加が繰り返し実行されるようになる。そして、こうした少量の燃料添加による僅かな還元量を推定する場合にあっては、その推定値に対して推定誤差が与える影響が比較的大きくなる。従って、少量の燃料添加が繰り返されると、こうした推定誤差が積算されるようになり、NOx吸蔵量の推定結果についてその信頼性の低下を招くこととなる。これに対して、上記請求項5に記載の発明によるように、機関運転状態と燃料添加量とに基づいてNOx吸蔵量を推定する排気浄化装置において、上記請求項1〜4に記載の発明の構成を採用した場合には、排気流量が基準排気流量以上であるときに燃料添加処理を禁止することにより、こうしたNOx吸蔵量の推定結果の信頼性の低下についても抑制することができるようになる。 Here, for example, in order to suppress the unburned fuel component added to the exhaust gas from passing through the catalyst and being discharged into the atmosphere, the fuel addition process is not prohibited, but the fuel addition is performed as the exhaust gas flow rate increases. Although a configuration in which the amount is reduced can be adopted, in such a configuration, a small amount of fuel addition is repeatedly performed. And when estimating the slight reduction amount by such a small amount of fuel addition, the influence which an estimation error has with respect to the estimated value becomes comparatively large. Therefore, when a small amount of fuel addition is repeated, such estimation errors are integrated, and the reliability of the estimation result of the NOx occlusion amount is lowered. On the other hand, in the exhaust emission control device that estimates the NOx occlusion amount based on the engine operating state and the fuel addition amount, as in the invention described in the fifth aspect , the invention described in the first to fourth aspects. In the case of adopting the configuration, by prohibiting the fuel addition process when the exhaust gas flow rate is equal to or higher than the reference exhaust gas flow rate, it is possible to suppress such a decrease in reliability of the NOx occlusion amount estimation result. .
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置であって、前記排気通路に燃料添加弁を備え、前記燃料添加処理に際して同燃料添加弁から燃料を噴射することにより排気に燃料を添加することをその要旨とする。 A sixth aspect of the present invention is the engine exhaust gas purification apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein a fuel addition valve is provided in the exhaust passage, and the fuel addition valve is provided during the fuel addition process. The main point is to add the fuel to the exhaust gas by injecting the fuel.
燃料添加処理に際して排気に燃料を添加する具体的な方法としては、請求項6に記載の発明によるように、排気通路に燃料添加弁を設け、この燃料添加弁から燃料を噴射することにより排気に燃料を添加するといった方法を採用することができる。 As a specific method for adding fuel into the exhaust during fuel addition process, such as by the invention of claim 6, the fuel addition valve provided in an exhaust passage, the exhaust by injecting fuel from the fuel addition valve A method of adding fuel can be employed.
ところで、燃料添加弁の噴孔周辺には、噴射される燃料の一部が付着したままになることがある。排気熱によって燃料添加弁が高温になっている場合には、その熱により噴孔周辺に付着した燃料が変質して粘性が高くなり、徐々に堆積してデポジットが噴孔の一部を塞いでしまうおそれがある。そして、こうしたデポジットの堆積が進行すると、適切な燃料添加を実行することが困難になる。 By the way, a part of the injected fuel may remain attached around the nozzle hole of the fuel addition valve. When the fuel addition valve is hot due to exhaust heat, the fuel attached to the periphery of the nozzle hole changes in quality due to the heat, and the viscosity becomes high, and it gradually accumulates and deposits block a part of the nozzle hole. There is a risk that. As the deposit builds up, it becomes difficult to perform appropriate fuel addition.
上述したように、排気流量が多いときに燃料添加処理を禁止することなく、その量を少なくすることにより白煙の発生を抑制するようにした場合にあっては、少量の噴射が繰り返し実行されるようになる。噴射量が多い場合には燃料噴射に伴う冷却作用により噴孔周辺の温度が低くなるため、噴孔周辺に付着した燃料が変質しにくいものの、少量の噴射が行われる場合にあってはこうした冷却作用が小さくなるため、デポジットの堆積が比較的進行しやすくなる。そこで、上記請求項6に記載の発明によるように、燃料添加弁による触媒への未燃燃料成分の供給を行う場合にあっては、請求項1〜5に記載の発明を適用し、排気流量が多いときには燃料添加を禁止する構成を採用することが望ましい。 As described above, when the exhaust gas flow rate is large, the fuel addition process is not prohibited, and if the amount is reduced to suppress the generation of white smoke, a small amount of injection is repeatedly executed. Become so. When the injection amount is large, the temperature around the nozzle hole is lowered due to the cooling effect associated with fuel injection, so the fuel adhering to the nozzle hole is unlikely to deteriorate, but this cooling is necessary when a small amount of injection is performed. Since the action is small, deposit deposition is relatively easy to proceed. Therefore, when the unburned fuel component is supplied to the catalyst by the fuel addition valve as in the invention described in claim 6 , the invention described in claims 1 to 5 is applied and the exhaust flow rate is applied. When there is a large amount of fuel, it is desirable to adopt a configuration that prohibits fuel addition.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記燃料添加弁による直近の燃料噴射から所定期間以上経過したときに、同燃料添加弁から所定量の燃料を噴射する詰まり防止噴射処理を実行することをその要旨とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the exhaust emission control device for an engine according to the sixth aspect , when a predetermined period or more has elapsed from the most recent fuel injection by the fuel addition valve, a predetermined amount of fuel is supplied from the fuel addition valve. The gist of the present invention is to execute the clogging prevention injection process.
また、上記請求項6に記載の発明によるように排気通路に燃料添加弁を備える排気浄化装置にあっては、請求項7に記載の発明によるように、燃料添加弁における直近の燃料噴射から所定期間以上経過したときに、燃料添加弁から所定量の燃料を噴射する詰まり防止噴射処理を実行するといった構成を採用することができる。これにより、燃料添加弁からの燃料噴射によって噴孔周辺に付着したデポジットを除去し、デポジットによる燃料添加弁の詰まりの発生を抑制することができるようになる。 Further, in the exhaust emission control device provided with the fuel addition valve in the exhaust passage as in the invention described in claim 6 , the predetermined fuel injection from the latest fuel injection in the fuel addition valve is determined as in the invention described in claim 7. A configuration in which a clogging prevention injection process of injecting a predetermined amount of fuel from the fuel addition valve when the period has elapsed can be employed. Thereby, the deposit adhering to the periphery of the nozzle hole by the fuel injection from the fuel addition valve can be removed, and the occurrence of clogging of the fuel addition valve due to the deposit can be suppressed.
ところで、上述したように白煙の発生を抑制する上では、燃料添加処理を禁止するのではなく、排気流量が多いときに燃料添加量を少なくする構成を採用することもできるが、その燃料添加に伴う噴射量が少ない場合には、燃料添加弁による燃料噴射が実行されたとしてもデポジットを殆ど除去できないことがある。そのため、こうした場合には、適切な時期に詰まり防止噴射をすることができず、燃料添加弁の噴孔にデポジットが大量に堆積した状態が長期間にわたり継続する状況が生じるおそれがある。 By the way, as described above, in order to suppress the generation of white smoke, it is possible not to prohibit the fuel addition process but to adopt a configuration in which the fuel addition amount is reduced when the exhaust flow rate is large. In the case where the injection amount associated with is small, even if fuel injection by the fuel addition valve is executed, the deposit may be hardly removed. Therefore, in such a case, the clogging prevention injection cannot be performed at an appropriate time, and there is a possibility that a state in which a large amount of deposit is accumulated in the injection hole of the fuel addition valve continues for a long period of time.
この点、上記請求項7に記載の発明によるように、排気流量が基準排気流量以上であるときに燃料添加処理を禁止する排気浄化装置において、燃料添加弁による燃料噴射が所定期間実行されない場合に詰まり防止噴射を実行する構成によれば、燃料添加処理に伴う燃料噴射の有無に基づいて燃料添加弁の詰まりの発生を把握しつつ、それに即した態様で詰まり防止噴射を実行することができるようになる。 In this regard, as in the seventh aspect of the invention, in the exhaust purification device that prohibits the fuel addition processing when the exhaust flow rate is equal to or higher than the reference exhaust flow rate, when fuel injection by the fuel addition valve is not executed for a predetermined period of time. According to the configuration for performing the clogging prevention injection, the clogging prevention injection can be executed in a manner corresponding to the occurrence of the clogging of the fuel addition valve based on the presence or absence of the fuel injection accompanying the fuel addition processing. become.
以下、この発明にかかるエンジンの排気浄化装置をディーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかるディーゼルエンジン10及びその排気浄化装置の概略構成を示す模式図である。図1に示されるようにディーゼルエンジン10には、吸気通路20と排気通路30とが接続されている。吸気通路20には、モータ21aにより開閉駆動される吸気絞り弁21が設けられており、この吸気絞り弁21の開度を変更することにより燃焼室11に導入される空気の量が調量される。
Hereinafter, an embodiment in which an exhaust emission control device for an engine according to the present invention is embodied in an exhaust emission control device for a diesel engine will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
ディーゼルエンジン10の燃焼室11には、気筒毎に燃料噴射弁12が設けられている。これら燃料噴射弁12はコモンレール13に接続されており、コモンレール13に充填された燃料を燃焼室11内に噴射する。尚、このコモンレール13には、サプライポンプ14によって燃料が供給される。
The combustion chamber 11 of the
また、図1に示されるように吸気通路20及び排気通路30は、ターボチャージャ22に接続されている。ターボチャージャ22は、排気通路30を流れる排気のエネルギによってそのタービン22aを回転させることにより、吸気通路20内の空気を加圧して燃焼室11に送り込む。
As shown in FIG. 1, the
排気通路30には、触媒コンバータ41及びPMフィルタ42が設けられている。これら触媒コンバータ41及びPMフィルタ42には、NOx吸蔵還元触媒が担持されている。このNOx吸蔵還元触媒は、燃料噴射量に対して酸素が過剰な状態、いわゆるリーン状態においてNOxを吸蔵する。一方で、燃料噴射量に対して酸素が不足している状態、いわゆるリッチ状態では、排気に含まれる一酸化炭素(CO)及び未燃燃料成分の炭化水素(HC)と、吸蔵したNOxとを反応させてNOxを還元し、これらを窒素、二酸化炭素、水にすることにより排気を浄化する。
A
PMフィルタ42は、多孔質材料によって形成されており、これにより排気中の煤などを主成分とする粒子状物質(PM)を捕捉する。また、PMフィルタ42に捕捉されたPMは、NOx吸蔵還元触媒の酸化作用によって酸化され除去される。
The
排気通路30における触媒コンバータ41よりも上流側の部位には、排気中に燃料を噴射して、触媒コンバータ41及びPMフィルタ42に未燃燃料成分のHCを供給する燃料添加弁40が設けられている。この燃料添加弁40は、サプライポンプ14と接続されており、サプライポンプ14から燃料が供給される。
A
この燃料添加弁40を通じた排気への燃料添加は、後述するようにディーゼルエンジン10の各種制御を統括的に実行する電子制御装置50によって行われる。電子制御装置50には、機関運転状態や車両走行状態を検出する各種センサとして、吸入空気量GAを検出するエアフロメータ51、機関回転速度NEを検出する回転速度センサ52、車速SPDを検出する車速センサ53、運転者のアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ54、排気通路30におけるPMフィルタ42よりも上流側に設けられた上流側排気温センサ55、排気通路30におけるPMフィルタ42よりも下流側に設けられた下流側排気温センサ56等が接続され、これら各種センサの検出信号が取り込まれる。
The addition of fuel to the exhaust gas through the
電子制御装置50は、これら各種センサ51〜56から取り込まれる検出信号に基づいて演算を行い、機関各部を制御する。例えば、検出された機関回転速度NEに対するアクセルペダルの踏み込み量に基づいて、運転者の要求に応じた機関トルクを発生させるための目標燃料噴射量を演算する。そして、燃料噴射量をこの目標燃料噴射量に一致させるように燃料噴射弁12を制御する。
The
また、NOx吸蔵還元触媒は、そのNOxの吸蔵量に限界があり、機関運転に伴ってNOxの吸蔵量が増大し、飽和状態に近づくとNOxを吸蔵する能力が低下する。そこで、電子制御装置50は、NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量を推定し、NOx吸蔵量が所定量以上になると、上述したように燃料添加弁40を通じて排気に燃料を添加する燃料添加処理を実行し、触媒近傍の雰囲気を一時的にリッチ状態にして触媒が吸蔵しているNOxを還元することによりNOx吸蔵能力の低下を抑制するようにしている。
Further, the NOx occlusion reduction catalyst has a limit in the occlusion amount of NOx, and the occlusion amount of NOx increases with engine operation, and the ability to occlude NOx decreases as it approaches a saturated state. Therefore, the
具体的には、機関回転速度NEや、燃料噴射量等、機関運転状態に基づいて排気に含まれるNOxの量、即ちNOx吸蔵還元触媒に吸蔵されるNOxの量を推定するとともに、燃料添加量に基づいて触媒における還元反応によって還元されるNOxの量を推定し、これら吸蔵量と還元量との各積分値に基づいて現在のNOx吸蔵量を推定する。そして、NOx吸蔵量が所定量以上になると、燃料添加弁40から燃料を噴射し、NOx吸蔵還元触媒に還元剤として未燃燃料成分のHCを供給する燃料添加処理を実行する。
Specifically, the amount of NOx contained in the exhaust, that is, the amount of NOx occluded in the NOx occlusion reduction catalyst is estimated based on the engine operating state such as the engine speed NE and the fuel injection amount, and the amount of fuel added The amount of NOx that is reduced by the reduction reaction in the catalyst is estimated based on the above, and the current NOx storage amount is estimated based on the integrated values of these stored amounts and the reduced amount. When the NOx occlusion amount becomes equal to or greater than the predetermined amount, fuel addition processing is performed in which fuel is injected from the
ところで、こうした燃料添加処理を実行する場合にあっては、排気流量が多いとき、即ち排気流速が大きいときには、添加されたHCがNOx吸蔵還元触媒において完全に反応しきる前に触媒を通過してしまう場合がある。こうした場合には、未燃燃料成分のHCが排気管から大気中に排出されてしまい、場合によっては白煙となることもある。 By the way, when such a fuel addition process is executed, when the exhaust gas flow rate is high, that is, when the exhaust gas flow rate is high, the added HC passes through the catalyst before it completely reacts in the NOx storage reduction catalyst. There is a case. In such a case, HC as an unburned fuel component is discharged from the exhaust pipe to the atmosphere, and in some cases, white smoke may be generated.
そこで、本実施形態の排気浄化装置にあっては、排気流量が多いときには燃料添加処理を禁止するようにしている。以下、図2及び図3を参照して、この燃料添加処理の禁止態様について詳しく説明する。尚、図2は、燃料添加処理にかかる一連の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、推定されるNOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量が所定量以上となったときに電子制御装置50によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
Therefore, in the exhaust purification device of the present embodiment, the fuel addition process is prohibited when the exhaust gas flow rate is large. Hereinafter, with reference to FIG.2 and FIG.3, the prohibition aspect of this fuel addition process is demonstrated in detail. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a series of processes related to the fuel addition process. This process is repeatedly executed at a predetermined control cycle by the
図2に示されるように、この処理が開始されるとステップS100において、燃料噴射弁12からの燃料噴射量と機関回転速度NEとに基づいて燃料添加量Qを算出する。次に、ステップS110において、上流側排気温センサ55によって検出される上流側排気温THUPと、下流側排気温センサ56によって検出される下流側排気温THLWとに基づいてPMフィルタ42の温度である触媒床温THCを推定する。具体的には、上流側排気温THUP及び下流側排気温THLWのうち、低い方の温度を触媒床温THCとして設定する。
As shown in FIG. 2, when this process is started, in step S100, a fuel addition amount Q is calculated based on the fuel injection amount from the
こうして触媒床温THCを推定すると、ステップS120へと進み、触媒床温THCと燃料添加量Qとに基づいて基準排気流量EXstを設定する。この基準排気流量EXstの算出は、電子制御装置50のメモリに予め記憶された演算マップを参照して行われる。この演算マップは、図3に示されるように、触媒床温THCが低いほど、また、燃料添加量Qが多いほど、基準排気流量EXstが小さな値に設定されるようにその特性が設定されている。
When the catalyst bed temperature THC is estimated in this way, the process proceeds to step S120, and the reference exhaust flow rate EXst is set based on the catalyst bed temperature THC and the fuel addition amount Q. The calculation of the reference exhaust flow rate EXst is performed with reference to a calculation map stored in advance in the memory of the
こうして図3に示される演算マップを参照して基準排気流量EXstを設定すると、ステップS130へと進み、現在の排気流量EXが基準排気流量EXst未満であるか否かを判定する。ここで、排気流量EXは、エアフロメータ51によって検出される吸入空気量GAの値に基づいて算出される値であり、例えばエアフロメータ51からPMフィルタ42までの空気の輸送遅れを考慮し、吸入空気量GAの値になまし処理を施す等して、吸入空気量GAの変化に対して所定の遅れをもって変化する値として算出される。
When the reference exhaust flow rate EXst is set with reference to the calculation map shown in FIG. 3, the process proceeds to step S130 to determine whether or not the current exhaust flow rate EX is less than the reference exhaust flow rate EXst. Here, the exhaust flow rate EX is a value calculated on the basis of the value of the intake air amount GA detected by the air flow meter 51. For example, the exhaust flow rate EX is determined taking into account the transport delay of air from the air flow meter 51 to the
ステップS130において、現在の排気流量EXが基準排気流量EXst未満である旨判定された場合(ステップS130:YES)には、ステップS140へと進み、燃料添加弁40から燃料を噴射して燃料添加処理を実行する。一方、ステップS130において、現在の排気流量EXが基準排気流量EXst以上である旨判定された場合(ステップS130:NO)には、ステップS140をスキップして燃料添加弁40による燃料噴射を実行せずに、この処理を一旦終了する。
If it is determined in step S130 that the current exhaust flow rate EX is less than the reference exhaust flow rate EXst (step S130: YES), the process proceeds to step S140, in which fuel is injected from the
本実施形態の排気浄化装置にあっては、このような処理を繰り返し実行することにより、排気流量EXが基準排気流量EXst以上のときには、燃料添加処理を禁止するようにしている。 In the exhaust purification apparatus of the present embodiment, the fuel addition process is prohibited when the exhaust flow rate EX is equal to or higher than the reference exhaust flow rate EXst by repeatedly executing such a process.
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)触媒の温度が高いときには触媒コンバータ41及びPMフィルタ42における未燃燃料成分(HC)の反応が促進されるため、その反応が短期間で終了するようになる。一方、触媒の温度が低いときには触媒コンバータ41及びPMフィルタ42における未燃燃料成分の反応速度が比較的小さいため、排気流量EXが多いとき、即ち触媒コンバータ41及びPMフィルタ42を通過する排気の流速が大きいときには反応しきれなかった未燃燃料成分が触媒コンバータ41及びPMフィルタ42を通過してしまうようになる。そこで、上記実施形態では、触媒床温THCに基づいて基準排気流量EXstを設定し、排気流量EXが基準排気流量EXst以上であるときに燃料添加処理を禁止するようにしている。即ち、未燃燃料成分が触媒コンバータ41及びPMフィルタ42を通過して大気中に排出されるおそれがある場合には燃料添加処理が禁止されるようになる。その結果、未燃燃料成分が未反応のまま触媒コンバータ41及びPMフィルタ42を通過して白煙となり大気中に排出されることを抑制することができるようになる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the reaction of the unburned fuel component (HC) in the
(2)上記実施形態では、触媒床温THCが低いときほど、基準排気流量EXstを小さな値に設定するようにしている。こうした構成によれば、触媒床温THCが低く、触媒コンバータ41及びPMフィルタ42において単位時間あたりに反応する未燃燃料成分の量が少ないときほど基準排気流量EXstが小さな値に設定されるようになる。そのため、白煙の発生する可能性により即した態様で燃料添加処理を禁止することができるようになる。
(2) In the above embodiment, the reference exhaust flow rate EXst is set to a smaller value as the catalyst bed temperature THC is lower. According to such a configuration, the reference exhaust flow rate EXst is set to a smaller value as the catalyst bed temperature THC is lower and the amount of unburned fuel component that reacts per unit time in the
(3)触媒の温度は、未燃燃料成分の反応熱や触媒コンバータ41及びPMフィルタ42と、これを通過する排気との熱交換によって変化するが、こうした未燃燃料成分の反応速度や排気との熱交換量はその部位によって異なるものとなる。そのため、触媒の温度についても触媒コンバータ41やPMフィルタ42の全体に亘ってこれが均一にはなることは少なく、部位による温度差が生じやすい。そこで、上記実施形態では、排気通路30におけるPMフィルタ42の上流側及び下流側の部位にそれぞれ排気温センサ55,56を設け、これら各排気温センサ55,56によって検出される排気温度THUP,THLWのうち、低い方の排気温度に基づいて触媒床温THCを推定し、推定された触媒床温THCに基づいて基準排気流量EXstを設定するようにしている。上流側排気温センサ55によって検出される上流側排気温THUPは、PMフィルタ42の上流側部分の温度と高い相関を有して変化する。一方で、下流側排気温センサ56によって検出される下流側排気温THLWは、PMフィルタ42の下流側部分の温度と高い相関を有して変化する。そのため、上記実施形態の構成によれば、PMフィルタ42の上流側部分と下流側部分との間で触媒床温THCにむらがあり、温度の低い部位が存在する場合であっても、その温度の低い部位における未燃燃料成分の反応速度に基づいて基準排気流量EXstを設定することができるようになり、未燃燃料成分が大気中に排出されることをより好適に抑制することができるようになる。
(3) The temperature of the catalyst varies depending on the reaction heat of the unburned fuel component and heat exchange between the
(4)排気流量EXや触媒床温THCが同じ場合であっても、燃料添加量Qが多いときには添加された未燃燃料成分が反応しきれずに触媒コンバータ41及びPMフィルタ42を通過する可能性が高くなる。そこで、上記実施形態のように、燃料添加量Qが多いときほど、基準排気流量EXstを小さな値に設定するといった構成を採用することにより、燃料添加量Qが多いときほど、燃料添加処理が禁止される機会が増大するようになり、未燃燃料成分が大気中に排出される可能性に即した態様で好適に燃料添加処理を禁止することができるようになる。
(4) Even when the exhaust gas flow rate EX and the catalyst bed temperature THC are the same, when the fuel addition amount Q is large, there is a possibility that the added unburned fuel component may not react and pass through the
(5)上記実施形態では、機関運転状態に基づいて排気に含まれるNOxの量、即ちNOx吸蔵還元触媒に吸蔵されるNOxの量を推定するとともに、燃料添加量に基づいて触媒における還元反応によって還元されるNOxの量を推定し、これら吸蔵量と還元量との各積分値に基づいて現在のNOx吸蔵量を推定している。 (5) In the above embodiment, the amount of NOx contained in the exhaust, that is, the amount of NOx stored in the NOx storage reduction catalyst is estimated based on the engine operating state, and the reduction reaction in the catalyst is performed based on the fuel addition amount. The amount of NOx to be reduced is estimated, and the current NOx storage amount is estimated based on the integrated values of the storage amount and the reduction amount.
ここで例えば、排気に添加された未燃燃料成分が触媒を通過して大気中に排出されることを抑制するために、燃料添加処理を禁止するのではなく、排気流量EXが多いときほど燃料添加量Qを少なくするといった構成を採用することもできるが、こうした構成にあっては、少量の燃料添加が繰り返し実行されるようになる。そして、こうした少量の燃料添加による僅かな還元量を推定する場合にあっては、その推定値に対して推定誤差が与える影響が比較的大きくなる。従って、少量の燃料添加が繰り返されると、こうした推定誤差が積算されるようになり、NOx吸蔵量の推定結果についてその信頼性の低下を招くこととなる。これに対して、上記実施形態のように、排気流量EXが基準排気流量EXst以上であるときに燃料添加処理を禁止することにより、こうしたNOx吸蔵量の推定結果の信頼性の低下についても抑制することができるようになる。 Here, for example, in order to suppress the unburned fuel component added to the exhaust gas from passing through the catalyst and being discharged into the atmosphere, the fuel addition process is not prohibited, but the fuel is increased as the exhaust flow rate EX increases. Although a configuration in which the addition amount Q is reduced can be adopted, in such a configuration, a small amount of fuel is repeatedly added. And when estimating the slight reduction amount by such a small amount of fuel addition, the influence which an estimation error has with respect to the estimated value becomes comparatively large. Therefore, when a small amount of fuel addition is repeated, such estimation errors are integrated, and the reliability of the estimation result of the NOx occlusion amount is lowered. On the other hand, as in the above embodiment, by prohibiting the fuel addition process when the exhaust gas flow rate EX is equal to or higher than the reference exhaust gas flow rate EXst, it is possible to suppress the decrease in reliability of the NOx occlusion amount estimation result. Will be able to.
(6)燃料添加弁40の噴孔周辺には、噴射される燃料の一部が付着したままになることがある。排気熱によって燃料添加弁40が高温になっている場合には、その熱により噴孔周辺に付着した燃料が変質して粘性が高くなり、徐々に堆積してデポジットが噴孔の一部を塞いでしまうおそれがある。こうしたデポジットの堆積が進行すると、適切な燃料添加を実行することが困難になる。
(6) A portion of the injected fuel may remain attached around the nozzle hole of the
上述したように、排気流量EXが多いときに燃料添加処理を禁止することなく、燃料添加量Qを少なくすることにより白煙の発生を抑制するようにした場合にあっては、少量の噴射が繰り返し実行されるようになる。燃料添加弁40からの噴射量が多い場合には燃料噴射に伴う冷却作用により噴孔周辺の温度が低くなるため、噴孔周辺に付着した燃料が変質しにくいものの、少量の噴射が行われる場合にあってはこうした冷却作用が小さくなるため、デポジットの堆積が比較的進行しやすくなってしまう。そこで、上記実施形態のように、燃料添加弁40による触媒への未燃燃料成分の供給を行う場合にあっては、排気流量EXが多いときには燃料添加処理を禁止する構成を採用することが望ましい。
As described above, when the amount of white smoke is suppressed by reducing the fuel addition amount Q without prohibiting the fuel addition processing when the exhaust gas flow rate EX is large, a small amount of injection is performed. It will be executed repeatedly. When the injection amount from the
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・燃料添加弁40における直近の燃料噴射から所定期間以上経過したときに、燃料添加弁40から所定量の燃料を噴射する詰まり防止噴射処理を実行するといった構成を採用することもできる。これにより、燃料添加弁40からの燃料噴射によって噴孔周辺に付着したデポジットを除去し、デポジットによる燃料添加弁40の詰まりの発生を抑制することができるようになる。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
A configuration in which a clogging prevention injection process of injecting a predetermined amount of fuel from the
ところで、上述したように白煙の発生を抑制する上では、燃料添加処理を禁止するのではなく、排気流量EXが多いときに燃料添加量Qを少なくし、燃料添加弁40による燃料噴射量を少なくする構成を採用することもできるが、燃料添加に伴う噴射量が少ない場合には、燃料添加弁40による燃料噴射が実行されたとしてもデポジットを殆ど除去できないことがある。そのため、こうした場合には、適切な時期に詰まり防止噴射をすることができず、燃料添加弁40の噴孔にデポジットが大量に堆積した状態が長期間にわたり継続する状況が生じるおそれがある。
By the way, in order to suppress the generation of white smoke as described above, the fuel addition process is not prohibited, but the fuel addition amount Q is decreased when the exhaust flow rate EX is large, and the fuel injection amount by the
この点、上記のように排気流量EXが基準排気流量EXst以上であるときに燃料添加処理を禁止する排気浄化装置において、燃料添加弁40による燃料噴射が所定期間実行されない場合に詰まり防止噴射を実行する構成によれば、燃料添加処理に伴う燃料噴射の有無に基づいて燃料添加弁40の詰まりの発生を把握しつつ、それに即した態様で詰まり防止噴射を実行することができるようになる。
In this regard, in the exhaust purification device that prohibits the fuel addition process when the exhaust flow rate EX is equal to or higher than the reference exhaust flow rate EXst as described above, the clogging prevention injection is executed when the fuel injection by the
・上記実施形態では、排気通路30に設けられた燃料添加弁40から燃料を噴射することにより、触媒コンバータ41及びPMフィルタ42に担持されたNOx吸蔵還元触媒に未燃燃料成分を供給する構成を示した。これに対してNOx吸蔵還元触媒に燃料を供給する方法は、適宜変更することができる。例えば、燃料添加弁40を設ける方法に替えて、通常の燃料噴射の後、燃料噴射弁12から排気行程中に燃料を噴射するポスト噴射を実行する方法や、燃料噴射弁12からの燃料噴射量を増量することにより触媒近傍をリッチ雰囲気にするリッチスパイクを実行する方法等を採用することができる。また、これらの方法を組み合わせて実行する方法を採用することもできる。
In the above embodiment, the fuel is injected from the
・上記実施形態では、触媒として、NOx吸蔵還元触媒を備える構成を示したが、NOx吸蔵還元触媒に限らず、その他、未燃燃料成分を酸化させる酸化触媒等、燃料添加処理を必要とする触媒を備える排気浄化装置であればこの発明を適用することができる。例えば、排気中に含まれるPMを捕捉するフィルタに酸化触媒を担持させて、触媒機能を付加し、未燃燃料成分を供給することにより、その反応熱でフィルタに堆積したPMを酸化させて除去するもの等に適用することもできる。 -In above-mentioned embodiment, although the structure provided with a NOx storage-reduction catalyst was shown as a catalyst, it is not restricted to a NOx storage-reduction catalyst, Other catalysts which require fuel addition processes, such as an oxidation catalyst which oxidizes an unburned fuel component The present invention can be applied to any exhaust purification device that includes the above. For example, an oxidation catalyst is supported on a filter that captures PM contained in the exhaust, a catalytic function is added, and unburned fuel components are supplied to oxidize and remove PM deposited on the filter with its reaction heat. It can also be applied to things that do.
・上記実施形態では、燃料添加量Qが多いほど基準排気流量EXstを小さな値に設定する構成を示したが、燃料添加量Qによらず、触媒床温THCのみに基づいて基準排気流量EXstを設定することもできる。こうした構成を採用した場合であっても、触媒床温THCに基づいてPMフィルタ42における未燃燃料成分の反応速度に即した態様で燃料添加処理を禁止し、白煙の発生を抑制することができる。
In the above embodiment, the configuration is shown in which the reference exhaust flow rate EXst is set to a smaller value as the fuel addition amount Q increases. However, the reference exhaust flow rate EXst is set based only on the catalyst bed temperature THC, regardless of the fuel addition amount Q. It can also be set. Even when such a configuration is adopted, it is possible to inhibit the fuel addition process in a manner in accordance with the reaction rate of the unburned fuel component in the
・上記実施形態では、触媒床温推定手段として、排気通路30におけるPMフィルタ42の上流側と下流側にそれぞれ上流側排気温センサ55、下流側排気温センサ56を設け、これら各排気温センサ55,56によって検出される排気温度のうち、低い方の温度に基づいてPMフィルタ42の触媒床温THCを推定する構成を示した。これに対して、触媒床温推定手段の構成は、適宜変更することができる。例えば、排気温センサの配置を適宜変更することもできる。また、触媒床温推定手段としてPMフィルタ42又は触媒コンバータ41の温度を直接検出する温度センサを設けることもできる。この場合、複数の温度センサを設け、複数の温度センサによって検出される温度のうち、もっとも低い温度に基づいて基準排気流量EXstを設定する構成を採用することが望ましい。
In the above embodiment, as the catalyst bed temperature estimating means, the upstream side exhaust temperature sensor 55 and the downstream side
・また、複数の温度センサによる検出値aの平均値Ave=(a1+a2+・・・an/n)に基づいて基準排気流量EXstを設定する場合や、検出値aのうち低い温度ほど重み付けをして得られる温度(例えば、温度A=k1・a1+k2・a2+・・・kn・an/n、[k1>k2>・・・>kn、a1>a2>・・・>an])に基づいて基準排気流量EXstを設定することもできる。 Further, when the reference exhaust flow rate EXst is set based on the average value Ave = (a1 + a2 +... An / n) of the detection values a by the plurality of temperature sensors, or the lower temperature of the detection values a is weighted. Reference exhaust based on the temperature obtained (for example, temperature A = k1 · a1 + k2 · a2 + ... kn · an / n, [k1> k2> ...> kn, a1> a2> ...> an]) The flow rate EXst can also be set.
・触媒床温THCが十分に高い場合には、NOx吸蔵還元触媒による反応速度が十分に大きく、排気流量が多い場合であっても白煙の発生するおそれがない場合もある。そういった場合には、触媒床温THCが所定温度未満のときにのみ、基準排気流量EXstを設定し、排気流量EXが基準排気流量EXst以上のときに燃料添加処理を禁止するといった構成を採用することもできる。 When the catalyst bed temperature THC is sufficiently high, the reaction rate by the NOx occlusion reduction catalyst is sufficiently high, and there is a possibility that white smoke is not generated even when the exhaust gas flow rate is large. In such a case, a configuration is adopted in which the reference exhaust flow rate EXst is set only when the catalyst bed temperature THC is lower than the predetermined temperature, and the fuel addition process is prohibited when the exhaust flow rate EX is equal to or higher than the reference exhaust flow rate EXst. You can also.
・また、触媒床温THCが所定温度未満のときに、触媒床温THCに依存しない所定の基準排気流量(固定値)を設定し、排気流量EXがこの基準排気流量(固定値)以上であるときに燃料添加処理を禁止するといった構成を採用することもできる。 Further, when the catalyst bed temperature THC is lower than the predetermined temperature, a predetermined reference exhaust flow rate (fixed value) that does not depend on the catalyst bed temperature THC is set, and the exhaust flow rate EX is equal to or higher than the reference exhaust flow rate (fixed value). A configuration in which the fuel addition process is sometimes prohibited may be employed.
・上記実施形態では、この発明にかかるエンジンの排気浄化装置をディーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した例を示したが、この発明は、エンジンの排気通路に設けられた触媒に未燃燃料成分を供給する燃料添加処理を実行する排気浄化装置であれば適用することができる。例えば、ガソリンエンジンの排気浄化装置に適用することもできる。 In the above embodiment, an example in which the engine exhaust gas purification apparatus according to the present invention is embodied as an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine has been described. However, the present invention relates to an unburned fuel component in a catalyst provided in the exhaust passage of the engine. The present invention can be applied to any exhaust gas purification device that executes a fuel addition process for supplying fuel. For example, the present invention can be applied to an exhaust gas purification device for a gasoline engine.
10…ディーゼルエンジン、11…燃焼室、12…燃料噴射弁、13…コモンレール、14…サプライポンプ、20…吸気通路、21…吸気絞り弁、21a…モータ、22…ターボチャージャ、22a…タービン、30…排気通路、40…燃料添加弁、41…触媒コンバータ、42…PMフィルタ、50…電子制御装置、51…エアフロメータ、52…回転速度センサ、53…車速センサ、54…アクセル開度センサ、55…上流側排気温センサ、56…下流側排気温センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記触媒の温度を推定する触媒床温推定手段を備え、
排気流量が同触媒床温推定手段によって推定される触媒床温に基づいて設定される基準排気流量以上であるときに、前記燃料添加処理を禁止し、
前記基準排気流量は、前記触媒床温推定手段によって推定される触媒床温が低いときほど小さな値に設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 In an exhaust emission control device for an engine that performs a fuel addition process for supplying an unburned fuel component to a catalyst provided in an exhaust passage,
A catalyst bed temperature estimating means for estimating the temperature of the catalyst;
When the exhaust flow rate is equal to or higher than a reference exhaust flow rate set based on the catalyst bed temperature estimated by the catalyst bed temperature estimation means, the fuel addition process is prohibited ,
The engine exhaust gas purification apparatus , wherein the reference exhaust gas flow rate is set to a smaller value as the catalyst bed temperature estimated by the catalyst bed temperature estimating means is lower .
前記触媒の温度を推定する触媒床温推定手段を備え、
排気流量が同触媒床温推定手段によって推定される触媒床温に基づいて設定される基準排気流量以上であるときに、前記燃料添加処理を禁止し、
前記基準排気流量は、燃料添加量が多いときほど小さな値に設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 In an exhaust emission control device for an engine that performs a fuel addition process for supplying an unburned fuel component to a catalyst provided in an exhaust passage,
A catalyst bed temperature estimating means for estimating the temperature of the catalyst;
When the exhaust flow rate is equal to or higher than a reference exhaust flow rate set based on the catalyst bed temperature estimated by the catalyst bed temperature estimation means, the fuel addition process is prohibited,
The engine exhaust gas purification apparatus is characterized in that the reference exhaust gas flow rate is set to a smaller value as the fuel addition amount is larger .
前記基準排気流量は、前記触媒床温推定手段によって推定される触媒床温が低いときほど小さな値に設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an engine according to claim 2 ,
The engine exhaust gas purification apparatus, wherein the reference exhaust gas flow rate is set to a smaller value as the catalyst bed temperature estimated by the catalyst bed temperature estimating means is lower.
前記排気通路における前記触媒よりも上流側の部位に設けられた上流側排気温センサと、同触媒よりも下流側の部位に設けられた下流側排気温センサとを備え、
前記触媒床温推定手段は、各排気温センサによってそれぞれ検出される排気温度のうち、低い方の排気温度に基づいて触媒床温を推定する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 The engine exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An upstream exhaust temperature sensor provided at a site upstream of the catalyst in the exhaust passage, and a downstream exhaust temperature sensor provided at a site downstream of the catalyst,
The exhaust gas purifying apparatus for an engine, wherein the catalyst bed temperature estimating means estimates the catalyst bed temperature based on an exhaust gas temperature lower than an exhaust gas temperature detected by each exhaust gas temperature sensor.
機関運転状態と燃料添加量とに基づいて前記NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵量を推定し、推定されたNOx吸蔵量が所定量以上であるときに前記燃料添加処理を実行して前記NOx吸蔵還元触媒に未燃燃料成分を還元剤として供給し、同NOx吸蔵還元触媒に吸蔵された窒素酸化物を還元する
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。 The catalyst is a NOx occlusion reduction catalyst that occludes nitrogen oxides contained in exhaust gas,
The NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction catalyst is estimated on the basis of the engine operating state and the fuel addition amount, and the NOx occlusion reduction is performed by executing the fuel addition process when the estimated NOx occlusion amount is a predetermined amount or more. The engine exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein an unburned fuel component is supplied to the catalyst as a reducing agent to reduce nitrogen oxides stored in the NOx storage reduction catalyst.
前記燃料添加処理に際して同燃料添加弁から燃料を噴射することにより排気に燃料を添加する
請求項1〜5のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。 A fuel addition valve is provided in the exhaust passage,
The engine exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein fuel is added to exhaust gas by injecting fuel from the fuel addition valve during the fuel addition process.
前記燃料添加弁による直近の燃料噴射から所定期間以上経過したときに、同燃料添加弁から所定量の燃料を噴射する詰まり防止噴射処理を実行する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 6 ,
An engine exhaust gas purification apparatus that executes a clogging prevention injection process in which a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve when a predetermined period or more has elapsed since the most recent fuel injection by the fuel addition valve.
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